Элементы квантовой, атомной и ядерной физики. Полицинский Е.В. - 132 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

132
никают элементы средней части периодической системы – радиоактив-
ные изотопы бария (Z = 56), криптона (Z = 36) и др.
Уран встречается в природе в виде двух изотопов:
238
92
U
(99,3 %) и
235
92
U
(0,7 %). При бомбардировке нейтронами ядра обоих изотопов могут
расщепляться на два осколка. При этом реакция деления
235
92
U
наиболее
интенсивно идёт на медленных (тепловых) нейтронах, в то время как
ядра
238
92
U
вступают в реакцию деления только с быстрыми нейтронами с
энергией порядка 1 МэВ.
Основной интерес для ядерной энергетики представляет реакция
деления ядра
235
92
U
. В настоящее время известны около 100 различных
изотопов с массовыми числами примерно от 90 до 145, возникающих
при делении этого ядра. Две типичные реакции деления этого ядра
имеют вид:
235 1 139 95 1
92 0 54 38 0
2
U n Xe n
+ → + +
,
235 1 236 148 85 1
92 0 92 57 35 0
3
U n U La Br n
+ → → + +
.
В результате деления ядра, инициированного нейтроном, возни-
кают новые нейтроны, способные вызвать реакции деления других ядер.
Продуктами деления ядер урана-235 могут быть и другие изотопы ба-
рия, ксенона, стронция, рубидия и т. д.
Кинетическая энергия, выделяющаяся при делении одного ядра
урана, огромна – порядка 200 МэВ. Оценку выделяющей при делении
ядра энергии можно сделать с помощью удельной энергии связи нукло-
нов в ядре. Удельная энергия связи нуклонов в ядрах с массовым чис-
лом A ≈ 240 порядка 7,6 МэВ/нуклон, в то время как в ядрах с массовы-
ми числами A = 90 – 145 удельная энергия примерно равна
8,5 МэВ/нуклон. Следовательно, при делении ядра урана освобождается
энергия порядка 0,9 МэВ/нуклон или приблизительно 210 МэВ на один
атом урана. При полном делении всех ядер, содержащихся в 1 г урана,
выделяется такая же энергия, как и при сгорании 3 т угля или 2,5 т неф-
ти.
Продукты деления ядра урана нестабильны, так как в них содер-
жится значительное избыточное число нейтронов. Действительно, от-
ношение N / Z для наиболее тяжелых ядер порядка 1,6, для ядер с мас-
совыми числами от 90 до 145 это отношение порядка 1,3 – 1,4. Поэтому
ядра-осколки испытывают серию последовательных β-распадов, в ре-
зультате которых число протонов в ядре увеличивается, а число нейтро-
нов уменьшается до тех пор, пока не образуется стабильное ядро.
При делении ядра урана-235, которое вызвано столкновением с
нейтроном, освобождается 2 или 3 нейтрона. При благоприятных усло-
виях эти нейтроны могут попасть в другие ядра урана и вызвать их де-

Страницы